bab iii metode penelitian - repository.unpas.ac.idrepository.unpas.ac.id/26591/7/10. bab iii.pdf ·...

Tugas Akhir [KARAKTERISASI MATERIAL BANTALAN LUNCUR]

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN 23

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Diagram Alir Penelitian

Proses karakterisasi material Bantalan Luncur dengan menggunakan metode

pengujian merusak. Proses penelitian ini dapat dilihat dari diagram alir berikut ini :

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian

3.2 Sampel Pengujian

Sampel uji pada penelitian ini adalah Bantalan luncur (Journal Bearing) yang

digunakan pada poros blade pada turbin uap dalam kondisi bekas seperti pada



gambar 3.5. Bantalan luncur ini berfungsi untuk menumpu poros atau shaft yang

menggerakan blade pada turbin uap, agar putarannya dapat berlangsung secara

teratur, aman, dan memiliki umur yang panjang. Seperti pada gambar 3,2 dimana

bantalan luncur tersebut menumpu poros yang menggerakan moving blade.

Gambar 3.2 Blade Turbin Uap

Gambar 3.3 Potongan Bantalan Luncur 3D

Journal Bearing

Moving Blade

Shaft



Gambar 3.4 Potongan Bantalan Luncur 2D

Gambar 3.5 Bantalan Luncur (Journal Bearing)

3.3 Proses Perlakuan Panas (Heat Treatment)

Perlakuan panas ini dilakukan pada base material bantalan luncur yang

bertujuan untuk memperhalus butir serta untuk menganalisis fasa – fasa yang

bertransformasi, sehingga mempermudah analisa struktur material dan juga

mempermudah memperhitungkan prakira kadar kabon yang terkandung dalam

material. Perlakuan panas ini dilakukan pada tiga sampel dengan pemotongan



sampel pada bahan yang sama. Ketiga sampel ini diambil untuk variasi proses

pendinginan yaitu dengan annealing, normalizing, dan quenching. Adapun langkah –

langkah pengerjaan perlakuan panas sebagai berikut :

1. Pemotongan spesimen.

2. Spesimen dimasukan ke dalam tungku yang telah dipanaskan hingga 900

ᴼC.

3. Holding time atau penahanan waktu selama 15 menit.

4. Proses pendinginan dengan variasi spesimen satu didinginkan di dalam

tungku yang telah dimatikan hingga temperatur kamar (annealing).

Spesimen dua didinginkan pada temperatur ruang (normalizing).

Spesimen tiga didinginkan secara cepat dengan media air (quenching).

T ᴼC Holding time

900

annealing

quenching

normalizing

120 135 Waktu (menit)

Gambar 3.6 skematis proses heat treatment



3.4 Pengujian Yang Dilakukan

3.4.1 Pengamatan Metalografi

Gambar 3. 7 Diagram alir pengamatan metalografi. [1]

Pengamatan ini bertujuan untuk mengetahui fasa–fasa pada proses pembuatan

Bantalan Luncur serta mengetahui sifat mekanik dan sifat fisik material. Adapun

urutan proses pengerjaan dari pengamatan metalografi sebagai berikut :

1. Proses Pengambilan sample spesimen dengan menggunakan gergaji tangan.

Dalam pengambilan sampel, hal yang perlu diperhatikan adalah gesekan yang

dapat menyebabkan panas atau deformasi berlebih pada material karena dapat

menyebabkan perubahan butir. Oleh karena itu setiap pemotongan harus diberi

pendingin yang memadai. Pada umumnya bahan uji tidak di ambil atau

dipotong terlalu besar karena dianggap representatif, namun tidak juga terlalu

kecil karena harus disesuaikan dengan proses pengujian yang akan dilakukan.

Pengambilan sampel harus sesuai dengan kondisi rata – rata bahan pada

bagian tertentu dengan memperhatikan kemudahan pemotongan pula. Secara

garis besar, pemotongan sampel dilakukan pada daerah yang diamati



mikrostruktur maupun makrostrukturnya. Seperti pada gambar 3.3 dan gambar

3.4.

Gambar 3.8 Proses Pengambilan Sampel Uji

2. Spesimen yang telah dipotong kemudian dibingkai (mounting) dengan

menggunakan campuran resin dan katalis di diamkan hingga membeku dan

mengeras. Hal ini dilakukan karena spesimen memiliki bentuk yang tidak

beraturan dan berukuran kecil sehingga sulit untuk ditangani, terutama dalam

proses penggrindaan dan pemolesan akhir. Secara umum syarat – syarat yang

harus dimiliki bahan mounting adalah bersifat inert atau tidak bereaksi dengan

material maupun zat etsa, sifat eksoterm, viskositas rendah, memiliki kekerasan

yang sama dengan sampel, dapat menembus pori dan celah.

Gambar 3.9 Proses Pembingkaian Spesimen



3. Sampel yang telah dipotong dan dibingkai tentunya memiliki permukaan yang

kasar. Permukaan yang kasar tersebut harus diratakan agar pengamatan

struktur mudah dilakukan. Pengampelasan dilakukan dengan menggunakan

kertas ampelas yang ukuran abrasifnya dinyatakan dengan mesh. Urutan

pengampelasan harus dilakukan dari nomor mesh yang rendah (150 mesh)

hingga ke ukuran yang tinggi (2000 mesh). Urutan ini disesuaikan pada

kekerasan permukaan dan kedalaman kerusakan yang ditimbulkan oleh

pemotongan.

Hal yang harus diperhatikan adalah pemberian air yang berfungsi sebagai

pemindah geram, memperkecil kerusakan akibat panas yang timbul sehingga

dapat merubah strukrur mikro sampel dan memperpanjang masa penggunaan

ampelas.

Gambar 3.10 Mesin Poles

Gambar 3.11 Proses Pengampelasan (Grinding)



4. Setelah itu dilakukan pemolesan dengan menggunakan kain beludru dengan

menambahkan cairan magnesium oxide (MgO) yang bertujuan untuk

memperoleh permukaan sampel yang halus, bebas goresan serta

menghilangkan ketidakteraturan hingga orde 0,01µm. permukaan sampel yang

akan diamati harus benar – benar rata. Apabila permukaan sampel

kasar/bergelombang, maka pengamatan struktur mikro akan sulit untuk

dilakukan karena cahaya yang datang dari mikroskop dipantulkan secara acak

oleh permukaan sampel.

Gambar 3.12 Pasta Magnesium Oxide (MgO)

Gambar 3.13 Proses Pemolesan (Polishing)

5. Selanjutnya setelah proses pemolesan selesai dilanjutkan dengan proses

pengetsaan (etching), yaitu campuran 90 ml Glycerin, 10 ml HNO3, dan 10 ml

Acid Acetic. Proses pengerjaannya dicelupkan selama ± 20 detik pada larutan

etching tersebut kemudian dicuci dengan air bersih yang mengalir lalu



dikeringkan. Etching atau etsa merupakan proses dengan menggunakan asam

kuat untuk mengikis bagian logam yang tak terlindungi untuk kemudian

menciptakan struktur – struktur pada logam itu sendiri.

Gambar 3.14 Proses Pengetsaan

6. Maka setelah urutan proses etsa diatas selesai, kemudian dilakukan proses

pengambilan gambar. Proses pengambilan foto dilakukan dengan 2 cara,

yaitu :

1. Makro

Pengambilan gambar secara makro tujuannya untuk melihat prakira

proses pembuatan Bantalan Luncur. Untuk pengambilan gambar secara

makro menggunakan kamera digital.

Gambar 3.15 Proses Pengambilan Foto Makro

2. Mikro

Pengambilan gambar secara mikro ini bertujuan untuk melihat dan

mengambil bentuk struktur mikro dari spesimen uji. Bentuk struktur mikro



ini dapat dilihat dengan menggunakan mikroskop optik yang selanjutnya

gambar struktur mikro tersebut akan diamati dan dianalisa.

Gambar 3.16 Mikroskop optik untuk pengamatan dan pengambilan foto struktur

mikro yang diamati

3.4.2 Pengujian Kekerasan

Pengujian kekerasan bertujuan untuk mengetahui tingkat kekerasan pada suatu

material. Pengujian kekerasan dilakukan menggunakan mesin uji keras micro

Vickers. Metode pengujian kekerasan Vickers pada prinsipnya sama dengan metode

pengujian Brinell, hanya identornya menggunakan piramida intan yang dasarnya

berbentuk bujur sangkar dengan besar sudut antara permukaan-permukaan piramida

yang saling berhadapan adalah 136°. Beban yang digunakan dalam pengujian

adalah 0.2 kgf, dengan lamanya penekanan indentor 10 detik.

Angka kekerasan Vickers didefinisikan sebagai beban dibagi luas penampang

bekas identor.

𝑉𝐻𝑁 =2𝑃 𝑆𝐼𝑁 (𝜃/2)

𝐿2=

1.8544𝑃

𝐿2

Keterangan : P = beban (kg)

L = panjang diagonal rata-rata (mm)

= sudut antara permukaan intan = 1360



Gambar 3.17 Pengujian Kekerasan Metoda Vickers

Gambar 3.18 Mesin Uji Kekerasan Vickers

Spesifikasi Mesin Uji Kekerasan :

Nama Mesin : ZWICK Testing Machine

Standard : ASTM E92-82

Indentor : Piramida Intan

Beban : 0,2 kgf

3.4.3 Pengujian Komposisi Kimia

Untuk mengetahui kompisis kimia dalam kandungan bahan atau material perlu

dilakukan pengujian, dimana terdapat beberapa cara dalam menguji komposisi kimia,

namun teruntuk timah putih atau Babbitt dilakukan dengan X-Ray Flouronsense

(XRF). Terdapat beberapa persyaratan untuk pengujian dengan XRF salah satunya



adalah ukuran dari bahan uji minimum 4 x 4cm dengan minimum ketebalan 2,5cm.

hal ini dilakukan karena probe mesin uji berukuran 4cm, specimen uji harus

memenuhi ukuran probe. Maka dari itu dilakukan beberapa proses dari bantalan

luncur untuk dapat memenuhi persyaratan pengujian XRF.

1. Peleburan Bahan Babbitt.

Peleburan ini dilakukan untuk pengujian komposisi kimia karena untuk

dapat mengambil sampel uji dengan minimum 4cm. Peleburan ini dilakukan

dengan menggunakan tungku induksi dengan pemanasan 400 ᴼC.

Gambar 3.19 Peleburan bahan Babbitt

2. Penuangan Bahan Babbitt

Proses penuangan ini tidak dilakukan karena bahan yang dilebur

langsung disimpan pada cetakan yang selanjutnya diambil kerangka dari

bantalan luncur untuk dipisahkan dengan cairan logam Babbitt.

Gambar 3.20 Bantalan luncur bekas peleburan

3. Pembingkaian



Pembingkaian ini dilakukan karena bagian permukaan yang harus rata,

maka dari itu diperlukan proses penggerindaan untuk dapat meratakan

permukaan. Akan tetapi ketebalan yang dihasilkan sangatlah tipis yaitu sekitar

1,5 mm, maka dilakukanlah pembingkaian untuk dapat memudahkan

penggerindaan.

Gambar 3.21 Pembingkaian hasil peleburan logam Babbitt

Sementara itu pengujian XRF atau X-Ray Flourosense dilaksanakan di B4T

(Balai Besar Bahan dan Barang Teknik) dengan menggunakan alat OXFORD X-

MET7500.

Gambar 3.22 XMET7500

bab iii metode penelitian - repository.unpas.ac.idrepository.unpas.ac.id/26591/7/10. bab iii.pdf ·...

Documents